विल्सन प्रभाव: सनस्पॉट कितने "गहरे" हैं?
मैंने हाल ही में सूर्य के वातावरण के विल्सन प्रभाव के बारे में जाना । 2009 Saas Fee उन्नत पाठ्यक्रम 39 कहता है:
सौर अंग के पास, अम्ब्रा [एक सनस्पॉट का गोलाकार अंधेरा क्षेत्र] और केंद्र-साइड पेनम्ब्रा [सनस्पॉट की हल्की सीमा] गायब हो जाती है। हम देखते हैं$400-800{\rm km}$ फोटोस्फीयर की तुलना में सनस्पॉट में गहरा।
फिर, एक प्रकाशन है जिसका शीर्षक है द सनस्पॉट—उथला या गहरा? 2014 से सोलोएव और किरीचेक द्वारा जो सार में कहते हैं:
दो सनस्पॉट मॉडल की तुलना की जाती है-उथले और गहरे। पूर्व के अनुसार, एक सनस्पॉट, एक मजबूत नियमित क्षेत्र और तुलनात्मक रूप से ठंडे प्लाज्मा के कब्जे वाले क्षेत्र के रूप में, सौर संवहन क्षेत्र में लगभग 4 मिमी की उथली गहराई तक प्रवेश करता है। [...]
इसके अलावा, 2015 से बेंजामिन बीक द्वारा एक पीएचडी थीसिस है जो निम्न ग्राफ को दिखाता है:
दूसरे शब्दों में, मेरे बीच मूल्य हैं $400 \ldots 7300 {\rm km}=7.3 {\rm Mm}$एक सनस्पॉट की गहराई के लिए जो मुझे थोड़ा भ्रमित करता है - अगर कोई मुझे गहराई की बड़ी रेंज समझा सकता है तो मैं सराहना करता हूं। एक तरफ, मुझे पेनम्ब्रा से मापी गई गर्भ की गहराई में दिलचस्पी है (यदि इसे सपाट के रूप में देखा जा सकता है), और दूसरी ओर मैं पेनम्ब्रा से अंत तक की दूरी भी जानना चाहूंगा ( दृश्यमान) फोटोस्फीयर, आदर्श रूप से एररबार के साथ सब कुछ।
जवाब
दिलचस्प सवाल! मुझे उम्मीद है कि मैं उन पर कुछ धूप डाल सकता हूं।
जैसा कि सार में कहा गया है कि आप सनस्पॉट का उद्धरण, समझ और मॉडलिंग एक खुला प्रश्न है , विशेष रूप से यह प्रश्न कि सनस्पॉट की स्थिरता कैसे बनी रहती है।
कई मॉडल हैं, जैसा कि आपके उद्धरण इंगित करते हैं। सबसे पहले, कुछ शब्दावली स्पष्टीकरण: आजकल "विल्सन प्रभाव" अनिवार्य रूप से सनस्पॉट की भौतिकी को समझाने के लिए एक मॉडल है। "विल्सन डिप्रेशन" एक सनस्पॉट का एक अवलोकन योग्य घटक है: दृश्यमान सौर सतह की ज्यामितीय ऊंचाई सूर्य के बाकी हिस्सों की तुलना में उदास है। विल्सन के समय में, यह एक परिकल्पना थी, लेकिन ऐसे अवसादों को मापा गया है, उदाहरण के लिए, यहां आंकड़ा देखें. सिद्धांत रूप में, चूंकि विचार यह है कि सूर्यस्पॉट फोटोस्फीयर के नीचे संवहनी गतिविधि द्वारा उत्पन्न होता है (यानी, संवहनी गर्मी परिवहन तीव्र चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा अवरुद्ध होता है, यही कारण है कि एक स्थिर सनस्पॉट को बनाए रखने के लिए मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता होती है), सनस्पॉट हो सकता है हम जो देख सकते हैं उससे कहीं अधिक गहरा है, क्योंकि हम सीधे फोटोस्फीयर के नीचे नहीं देख सकते हैं (क्योंकि सूर्य का प्लाज्मा बहुत अपारदर्शी हो जाता है)।
सनस्पॉट के अवसाद की व्याख्या करने के लिए अन्य मॉडल हैं। उदाहरण के लिए, एक हालिया मॉडल , जो (जाहिरा तौर पर) किसी भी मॉडल-निर्भर मान्यताओं के कारण किसी भी व्यवस्थित अनिश्चितताओं से मुक्त है, स्पेक्ट्रोपोलेरिमेट्रिक अवलोकनों से प्राप्त चुंबकीय क्षेत्र के विचलन को कम करता है। एक सनस्पॉट के अवलोकन के लिए अपने ढांचे को लागू करके, वे कहते हैं:
व्युत्पन्न विल्सन अवसाद (∼600 किमी) आमतौर पर विल्सन प्रभाव से प्राप्त परिणामों के अनुरूप है।
उनके परिणाम उन अध्ययनों के अनुरूप हैं जो विल्सन प्रभाव को नियोजित करते हैं, उदाहरण के लिए, जैसा कि आप 2009 सास शुल्क उन्नत पाठ्यक्रम 39 से उद्धृत करते हैं।
तो, आपके प्रश्न:
मैं सराहना करता हूं अगर कोई मुझे गहराई की बड़ी रेंज समझा सकता है। एक ओर, मुझे पेनम्ब्रा से मापी गई गर्भ की गहराई में दिलचस्पी है (यदि इसे सपाट के रूप में देखा जा सकता है), और दूसरी ओर मैं पेनम्ब्रा से अंत तक की दूरी भी जानना चाहूंगा ( दृश्यमान) फोटोस्फीयर, सब कुछ आदर्श रूप से एररबार के साथ।
अधिक सटीक उत्तरों के साथ और एररबार के साथ एक प्लॉट तैयार करने के लिए किसी ऐसे व्यक्ति को शामिल करना होगा जो पहले से ही ऐसा प्लॉट बना चुका है, या मुझे एक बनाना होगा। मेरे पास खुद ऐसा करने का समय नहीं है, और मुझे इसके साथ एक प्रकाशित पेपर नहीं मिल रहा है (यह वहां हो सकता है)। तो, मैं और अधिक अवधारणात्मक रूप से समझाने की कोशिश करूंगा। इसके अलावा, हम फोटोस्फीयर के नीचे नहीं देख सकते हैं, इसलिए मुझे लगता है कि गर्भ की गहराई के अवलोकन पर त्रुटि बार प्राप्त करने के लिए अप्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग करना होगा, जिसे मुझे खोजने में परेशानी हो रही है (और संदेह है कि यह अभी तक किया गया है! संपादित करें: बहुत देखें अंतिम पैरा। हेलिओसिस्मोलॉजी के बारे में)।
विकि लेख में कहा गया, "अवसाद की भयावहता निर्धारित करना कठिन है, लेकिन बड़े 1,000 के रूप किमी के रूप में हो सकता है।" लेकिन यह इस दावे का हवाला नहीं देता;)
विल्सन प्रभाव के मॉडल, जैसा कि आप उद्धृत करते हैं, एक सनस्पॉट के उद्भव को तारकीय इंटीरियर के संवहनी लिफाफे के भीतर से उत्पन्न होने के रूप में समझाने का प्रयास कर रहे हैं। क्या यह उचित है ?: गहराई का हवाला दिया गया है$\sim 7.3$प्लाज्मा की इन सूजनों के लिए मिमी कम से कम सौर त्रिज्या के भीतर हैं, जो है $\sim 10^9$एम = 1 ग्राम। फोटोस्फीयर सूर्य के आंतरिक भाग में सबसे गहरा है जिसे हम वैकल्पिक रूप से देख सकते हैं, और यह लगभग 4x10 तक फैला हुआ है$^5$एम। तो यह कल्पना की जा सकती है कि सूर्य के एक संवहन क्षेत्र के अंदर फोटोस्फीयर के नीचे गहराई पर सनस्पॉट मौजूद हो सकता है, बिना सनस्पॉट का तल बहुत गहरा हो।
जोड़ा गया संपादन: सोलोएव और किरिचेक के मॉडल में, उदाहरण के लिए, 2014, "सनस्पॉट स्थिरता [है] उनकी त्रिज्या और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत का एक कार्य [जो] त्रिज्या के साथ लगभग 700 जी से लगभग एक एसिम्प्टोटिक सीमा तक भिन्न होता है। 4000 G. विल्सन डिप्रेशन की गहराई B के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है। स्थिर संतुलन की सीमा इस तरह से सीमित होती है कि बड़े सनस्पॉट (लगभग 12-18 मिमी से बड़ा त्रिज्या) अस्थिर होते हैं, जो बहुत बड़े सनस्पॉट की अनुपस्थिति की व्याख्या कर सकते हैं। सूर्य के साथ-साथ बड़े सनस्पॉट में प्रकाश पुलों की उपस्थिति उन्हें कई भागों में विभाजित करती है। 2.6-2.7 kG की सीमा में B वाले सनस्पॉट और लगभग 2 Mm के एक umbral त्रिज्या सबसे स्थिर हैं।" का नोट 4. से लिया उद्धरण इस हेलियोसिस्मोलॉजी समीक्षा (नीचे अंतिम पैरा में भी), और उनके मॉडल के एक योजनाबद्ध के लिए उस समीक्षा का चित्र 22 देखें।
थीसिस में जिसे आप बी बीक द्वारा उद्धृत करते हैं, यहां पाया गया मुख्य लेख, गर्भ की ज्यामिति (न ही पेनम्ब्रा) को एक प्राथमिकता के रूप में नहीं जाना जाता है, इसलिए वे अनुमान लगाते हैं और अपने विस्तृत संख्यात्मक सिमुलेशन के साथ जांच करते हैं। वे शारीरिक रूप से स्थिर सनस्पॉट बनाने की कोशिश करने के लिए प्रारंभिक स्थितियों, सीमा की स्थिति, चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और सनस्पॉट की गहराई को व्यवस्थित रूप से बदलते हैं। वे ढूंढते हैं:
स्थिर सनस्पॉट को उपसतह परतों में> 4kG के चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है। Z~2-3 Mm के नीचे की संरचना (जैसे T ग्रेडिएंट) सनस्पॉट की स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण प्रतीत होती है। यह भी इंगित करता है कि सनस्पॉट बहुत उथली घटना नहीं हो सकते हैं। इसलिए वे निष्कर्ष निकालते हैं: स्थिर सनस्पॉट को 5-6 मिमी की गहराई पर B 6 kG के चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है।
वे अनुमान लगाते हैं कि यह स्थिरता आवश्यकता सनस्पॉट ज्यामिति को रद्द कर सकती है जो सपाट हैं (यानी, गहरी नहीं)। वे इसे वेज/स्लैब ज्यामिति के साथ मापने का प्रयास करते हैं, जहां सनस्पॉट के नीचे एक उच्च चुंबकीय क्षेत्र की ताकत कम umbral तीव्रता और अधिक स्पष्ट पेनम्ब्रा (अंत से 5 वीं स्लाइड देखें) की ओर ले जाती है, जिसका उपयोग कुछ निश्चित रूप से अवलोकन करने के लिए किया जा सकता है सनस्पॉट ज्यामिति।
जोड़ा गया संपादन: इस प्रकार, यहां शामिल पैमानों की श्रेणी अनुसंधान के एक सक्रिय क्षेत्र का हिस्सा है। यह संदेह करने के कई सैद्धांतिक कारण हैं कि ~ मिमी के आदेश पर सनस्पॉट गहरे और बड़े हो सकते हैं, लेकिन हम सूर्य की जांच केवल इतनी गहराई से कर सकते हैं, इसलिए हम आमतौर पर केवल ~ के क्रम में देखने तक ही सीमित हैं।$10^5$मी, जो प्रकाशमंडल की गहराई के अनुरूप है। इसके परिणामस्वरूप गर्भ और आंशिक छाया की सटीक संरचना और गहराई को अच्छी तरह से नहीं समझा जा सकता है, हालांकि विभिन्न मापदंडों पर निर्भरता कुछ रूपरेखाओं के भीतर अच्छी तरह से समझी जाती है।
इस उत्तर को पोस्ट करने के ठीक बाद मैंने महसूस किया कि हेलियोसिज्मोलॉजी फोटोस्फीयर की तुलना में गहराई से जांच के मुद्दे को हल करने का प्रयास करने का एक तरीका है, और यह आशाजनक लगता है! हेलियोज़िज़्मोलॉजी में प्रगति ने सूर्य के आंतरिक भाग में लंबे समय से प्रत्याशित अंतर्दृष्टि है, उदाहरण के लिए यहां और यहां , जिसने सनस्पॉट की गहराई के लिए तुलनीय अनुमान प्राप्त किए हैं, अर्थात$\sim$1 मिमी। मुझे लगता है कि यह अनुसंधान का एक सक्रिय क्षेत्र है और इसके विकास का अनुसरण करने के लिए साफ-सुथरा होगा। (अर्ध-) हाल की समीक्षा के लिए यहां देखें ।